Domesticering med gensax bevarar genetisk mångfald

Domesticeringen av vilda växter startade för cirka 10 000 år sedan och för cirka 4 000 år sedan hade samtliga av de större grödorna som människan är beroende av domesticerats. Det gäller till exempel majs, ris och vete. Men när de vilda växterna domesticerades var det bara en bråkdel av den genetiska mångfalden som finns i naturen som hamnade på åkern. Utvecklingen av tekniker för sekvensbestämning av organismers hela arvsmassa har, i kombination med utvecklingen av gensaxarna, gjort det möjligt att ta tillvara denna mångfald. När vilda släktingar till det vi odlar redigeras med en gensax för att bli odlingsvärda kallas det de novo-domesticering, alltså domesticering på nytt. Gener för egenskaper i vilda växter som till exempel låg skörd och att fröna faller till marken vid mognad redigeras, medan för människan värdefulla egenskaper i den vilda släktingen bevaras.

Mycket av det vi odlar har fler än två kromosomer av varje sort, men det ris som vanligtvis odlas har, liksom människan, bara två kromosomuppsättningar (diploid).

Har en gröda fler än två kromosomuppsättningar kallas den polyploid. Potatis har till exempel fyra uppsättningar kromosomer, brödvete sex och jordgubbe åtta. Fördelarna med polyploida växter är bland annat att de oftast producerar mer biomassa än diploida och att de är mer robusta.

Kinesiska forskare har sekvensbestämt dussintals vilda rissläktingar och jämfört med den väl undersökta arvsmassan hos odlat ris. De gick sedan vidare med den mest lovande, Oryza alta, som har fyra kromosomuppsättningar. O. alta är allotetraploid vilket innebär att det är en hybrid mellan två arter som spontant kromosomfördubblats. Att riset har fyra kromosomuppsättningar är positivt, men de genvarianter det vilda riset bär på gör att det saknar egenskaper som gör det odlingsvärd och det är här gensaxen kommer in. Forskarna redigerade sex av det vilda risets gener, inklusive gener för kornstorlek, tjockleken på stammen och genen som bestämmer om fröna faller till marken vid mognad eller inte. Det resulterade i ett ris som är mer lämpligt att odla. I en notis i den vetenskapliga tidskriften Nature kallades det genomredigerade riset för insta-crop.

Källor:  A route to de novo domestication of wild allotetraploid rice. Yu et al, Cell  Volume 184, Issue 5, 4 March 2021, Pages 1156-1170; Insta-crop: CRISPR soups up plant domestication.Nature | Vol 590 | 11 February 2021; Advanced domestication: harnessing the precision of gene editing in crop breeding. Lyzenga et al,  Plant Biotechnology Journal (2021) 19, pp. 660–670